Как робототехника развивает исследовательские навыки

В рамках курса образовательной робототехники достаточно легко познакомить учащихся с основами проектной деятельности. После изучения основ проектирования и программирования лего роботов  можно предлагать учащимся реализовывать свои проекты.

Чтобы знакомство с проектной деятельностью было интересным и увлекательным для учащихся, рекомендуется начинать с самостоятельных проектов в рамках подготовки к стандартным соревнованиям HELLOROBOT (Траектория, Биатлон, Сумо). Перед началом работ учеников необходимо ознакомить с основами проектной деятельности.

При реализации проектного подхода в дополнительном образовании школьников необходимо обращать особое внимание на их вовлеченность в процесс проектирования. Поэтому тематика проектов должна соответствовать не только уровню подготовленности учащихся, но и отвечать их интересам, жизненному опыту. Для повышения мотивации  учащихся при разработке образовательных проектов необходимо доносить реальную пользу для учеников от участия в проекте.  Эта польза может выражаться в повышении социальной значимости учеников,  обогащении опытом, получении наград.

Рассмотрим конкретный пример проекта в рамках курса образовательной робототехники  подготовки к соревнованию  Сумо.

Начало работы над проектом предваряет формирование команд. Назначается менеджер проекта. Менеджер отвечает за конечный результат. В команде определятся  должности: главный конструктор, главный  программист.

Определяются цели проекта: разработать и запрограммировать робота  для участия в соревнованиях Сумо, проект должен быть реализован  до определенной даты соревнования. Дата фиксирована.

Определятся стратегия выигрыша. Например, робот будет побеждать за счет превосходства в мощности  и специфической конструкции ковша, которая позволяет поддевать  робота противника.

Исходя из стратегии, мы определяем основные задачи - работы, которые необходимо реализовать:

1. Конструирование полно приводной платформы с тремя моторами.

2. Конструирование ковша  с маленьким углом наклона. 

3. Программирование робота.

4. Создание тестовых роботов противников, быстрого и мощного

5. Тестирование  созданного робота на тестовых противниках

Каждая работа закрепляется за должностью или конкретным  членом команды. Пример распределения обязанностей между членами команды показан в таблице 1.

На следующем этапе составляется календарный план работ, в котором указываются конкретные сроки и длительность выполнения работ (таблица 2). Стоит обратить внимание, что для сокращения сроков  проекта некоторые работы можно проводить параллельно. Календарный план удобно составлять в таблице  Excel, выделяя определенным  цветом исполнителя. Например, зеленым - главного конструктора, красным -главного программиста, желтым -  конструктора. Ниже приведен пример такого календарного плана для одного из проектов. По столбцам идут периоды времени, например недели, по строкам - выполняемые работы.

Для контроля выполнения проекта необходимо составить план по вехам, в котором  указываются  промежуточные  результаты и конкретные даты их достижения (таблица 3).

Данный план необходим для контроля выполнения проекта руководителем объединения для своевременного анализа отклонений, выявления причин данных отклонений. Календарный план выполнения при необходимости корректируется.

После выполнения проекта необходимо составление отчета о проекте. Данный отчет формирует ответственный за проект менеджер проекта.  Основные  разделы отчета:

        Цель проекта.

        Описание продукта, его характеристик.

        Основные конструкторские схемы проекта. (Для проектов Lego для формирования конструкторских схем можно использовать программный комплекс LegoDesigner).

        Текст программы с подробными комментариями.

        Пользовательские инструкции по работе с системой.

        Перспективный план совершенствования системы.

        Список используемой литературы.

В творческом объединении образовательной робототехники должно быть предусмотрено создание базы знаний, в которой будут размещены все проекты, отсортированный по тематическим папкам. В тематических разделах необходимо организовать папку с библиотекой по данному направлению.

Каждому проекту выделяется своя подпапка, в этой папке размещаются отчет о проекте, схемы, программы.

Такая структура папок позволит оптимально использовать накопленный опыт для реализации новых проектов.

Пример структуры папок:

1. Стандартные схемы роботов lego

1.1.Движение по траектории роботов ev3

1.2 Стандартные платформы.

2 Соревнования  Робофест.

2.1  Биатлон младшая группа.

2.2  Биатлон старшая группа.

2.3 Сумо.

2.4 Траектория.

3. Международная олимпиада WRO.

4. Проекты на микроконтроллерах.

В заключении перечислим перспективные направления, в которых можно реализовывать образовательные проекты в рамках робототехники,  информатики и математике:

 Программные комплексы для системы образования (базы данных, автоматизированные тесты, обучающие программы).Робототехнические комплексы для изучения физики, информатики, математики. Моделирование физических, информационных, социальных процессов использованием  программных комплексов на примере MATLAB  Искусственный интеллект. Проекты с  обучаемыми нейронными сетями для проектирования экспертных системы. Проекты с самообучающимися нейронными сетями, для кластеризации информации. Проекты с генетическими алгоритмами для решения оптимизационных задач  Микроконтроллеры. Проекты автоматизированных систем.

                                                                                                            Автор: Пашнин Андрей Александрович

Другие статьи по методике преподавания робототехники и программирования

Поделиться: